Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2024 - zeszyt 4

Dynamic Sliding Mode and Backstepping controllers for Trajectory Tracking of Mobile Robot Wheeled

Kontrolery trybu dynamicznego przesuwania i cofania do śledzenia trajektorii robota mobilnego na kołach

10.15199/48.2024.04.43

nr katalogowy: 148143
10.15199/48.2024.04.43

Streszczenie

Trajectory tracking for a wheeled mobile robot is a complex problem encountered in robotics science. Many difficulties affect robot tracking control such as, nonlinear model, robot parameter uncertainties, external factors and disturbances. In this article, two controllers: dynamic sliding mode (DSMC) and dynamic backstepping (DBKC) are proposed for path following. The main objective of the developed algorithms is to control a non-holonomic wheeled mobile robot (WMR), The design of the two controllers (DSMC) and (DBKC) is based on Lyapunov's theorem, the kinematic controller is used to provide the desired values of the linear and angular velocities for the given trajectory. A stability analysis based on Lyapunov is presented to ensure the stability and convergence of WMR to the desired position, speed and velocity. . The simulation results show the effectiveness of the robust controllers proposed in terms of precision and stability in different types of trajectories.

Abstract

Śledzenie trajektorii kołowego robota mobilnego to złożony problem napotykany w robotyce. Na sterowanie śledzeniem robota wpływa wiele trudności, takich jak model nieliniowy, niepewność parametrów robota, czynniki zewnętrzne i zakłócenia. W tym artykule do śledzenia ścieżki zaproponowano dwa kontrolery: tryb dynamicznego przesuwania (DSMC) i dynamiczne cofanie (DBKC). Głównym celem opracowanych algorytmów jest sterowanie nieholonomicznym kołowym robotem mobilnym (WMR). Konstrukcja dwóch sterowników (DSMC) i (DBKC) opiera się na twierdzeniu Lapunowa, sterownik kinematyczny służy do zapewnienia pożądanych wartości prędkości liniowej i kątowej dla danej trajektorii. Przedstawiono analizę stabilności opartą na Lapunowie, aby zapewnić stabilność i zbieżność WMR do pożądanej pozycji, prędkości i prędkości. . Wyniki symulacji pokazują skuteczność zaproponowanych solidnych sterowników pod względem precyzji i stabilności w różnych typach trajektorii

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] R. Dhaouadi et A. A. Hatab, "Dynamic modelling of differentialdrive mobile robots using lagrange and newton-euler methodologies: A unified framework," Advances in Robotics & Automation, vol. 2, pp. 1-7,2013.
[2] Y. Kanayama, Y. Kimura, F. Miyazaki et T. Noguchi, "A stable tracking control method for an autonomous mobile robot," in Robotics and Automation, 1990. Proceedings. 1990 IEEE International Conference on, 1990, pp. 384-389.
[3] M. Mekkaoui, Z. Meguenni Kadda, A. Omari, L. Mostefai, “Electrical Vehicle Modeling and Sliding Mode Control” AWERProcedia Information Technology & Computer Science 2013. Proceedings 3rd World Conference on Innovation and Computer Sciences 2013.
[4] M. Mekkaoui, Z. Meguenni Kadda, A. Omari, L. Mostefai, “Electrical Vehicle Modeling and Backstepping Control” Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science ., Vol. 1, No. 1, January 2016, pp. 60 -70. ISSN: 2502- 4752.
[5] J. Keighobadi, M. S. Sadeghi, K. A.Fazeli, “ Dynamic Sliding Mode Controller for Trajectory tracking of Nonholonomic Mobile Robots” International Federation of Automatic Control (IFAC), Preprints of the 18th IFAC World Congress August 2011, pp 962-967.
[6] B. Belobo, M. R.Saad, R. Fareh, “Adaptive Sliding Mode Control of Wheeled Mobile Robot with Nonlinear Model and uncertainties ” 2018 IEEE Canadian Conference on Electrical & Computer Engineering (CCECE), 978-1-5386-2410- 4/18/©2018 IEEE
[7] M. Ayyıldız and U. Tilki, “Adaptive Sliding Mode Control of Mobile Robot and Comparison with PID controller ” Conference: 2nd International Symposium on Applied Sciences and Engineering. July 2021, pp 546-549.
[8] A. Bessas, A. Benalia and F. Boudjema, “Integral Sliding Mode Control for Trajectory Tracking of Wheeled Mobile Robot in presence of Uncertainties” Hindawi Publishing Corporation Journal of Control science and Engineerin, Vol 2016, pp. 1–8.
[9] F. G. Rossomando, C. Soria and R. Carelli, , “Sliding Mode Control for Trajectory Tracking of a Non-holonomic Mobile Robot using Adaptive Neural Networks ” Control Engineering and Applied Informatics. CEAI, 2014,Vol.16, No.1 pp. 12-21.
[10] L. Yang, S. Pan. “A Sliding mode control method for trajectory tracking control of wheeled mobile robot” Journal of Physics: Conference Series, the International Conference on Mechanical, Electric and Industrial Engineering (MEIE2018) May 2018.
[11] Y. Koubaa, M. Boukattaya and T Dammak, “Adaptive Sliding Mode Dynamic Control For Path Tracking of Nonholonomic Wheeled Mobile Robot” Journal of. Automation & Systems Engineering, Vol. 9, No. 2, 2015, pp. 119 -131.
[12] B Ibari, L Benchikh , A.R. Hanifi Elhachimi and Z..Ahmedfoitih, “Backstepping Approach for Autonomous Mobile Robot Trajectory Tracking ” Indonesian Journal of Electrical Engineeringand Computer Science, Vol. 2, No. 3, 2016, pp. 478 -485.
[13] H. REN, Jun-H JI, H.Y YAN, H. ZHANG and Y. Jin-Zhong “A Backstepping Control Method for Mobile Robot Path Tracking” 3rd Annual International Conference on Mechanics and Mechanical Engineering (MME 2016). Advances in Engineering Research (AER), volume 105 2016, pp. 680 -687.
[14] M.A. Moqbel Obaid, A. R. Husain and A.A. M. Al-kubati, “Robust Backstepping Tracking Control of Mobile Robot Based on Nonlinear Disturbance Observer” International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE), Vol. 6, No. 2, 2016, pp. 901 -908.
[15] S. M. Swadi, M. A. Tawfik, E. N. Abdulwahab and H. Almgotir_Kadhim, “Fuzzy-Backstepping Controller Based on Optimization Method for Trajectory Tracking of Wheeled Mobile Robot” 18th International Conference on Computer Modelling and Simulation. UKSim-AMSS IEEE Xplore 2016, pp. 147 -152.
[16] M. Junaid Rabbani and A.Y. Memon, “Trajectory Tracking and Stabilization of Nonholonomic Wheeled Mobile Robot Using Recursive Integral Backstepping Control” DMPI JournalsElectronics , Vol. 10, No. 1992, 2021, pp. 1 -22.
[17] Gh. Zidani, S. Brid, L. chrifi-Allaoui and all“Backstepping controller for a wheeled mobile robot Trajectory” International Conference on Systems and Control (ICSC), IEEE Xplore, 2015, pp.443-448.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-4 , nr katalogowy 148143 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-4 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2024-4

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma